รายละเอียด

ไดโอด (Diode) เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ ที่ได้เกิดจากสารกึ่งตัวนำชนิดพี (P-Type) และสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น (N-Type) มาต่อชนกัน เรียกว่า รอยต่อพี-เอ็น (P-N Junction) ไดโอดมีคุณสมบัติ คือ สามารถควบคุมกระแสไฟฟ้าจากภายนอกให้ไหลผ่านได้ทิศทางเดียว ส่วนกระแสที่ไหลทิศทางตรงข้ามกันจะถูกกั้น สามารถนำไดโอดมาใช้เป็นตัวเรียงกระแสไฟฟ้า(Rectifier) ทำหน้าที่เปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าสลับให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรง และใช้เป็นตัวแยกสัญญาณในเครื่องรับวิทยุได้

ไดโอดประกอบด้วยขั้ว 2 ขั้ว คือ

-        แอโนด (Anode; A) หรือขาขั้วบวก (+) ที่จะต่ออยู่กับสารกึ่งตัวนำชนิดพี (P-Type)

-        แคโธด (Cathode; K) หรือขาขั้วลบ (-) ที่จะต่ออยู่กับสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น (N-Type)

ไดโอดมีลักษณะการทำงาน 2 ลักษณะ คือ การให้ไบแอสตรง (Forward Bias) และการให้ไบแอสกลับ (Reverse Bias)

การไบอัสตรง (Forward bias)

การไบอัสตรง คือการจ่ายแรงดันไฟฟ้าขั้วบวก (+) เข้าที่ขั้วแอโนด (A) ของไดโอด และจ่ายแรงดันไฟฟ้าขั้วลบ (-) เข้าที่ขั้วแคโทด (K) ของไดโอด การต่อลักษณะนี้จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไดโอดได้ ต่อเมื่อมีค่าแรงดันไฟฟ้ามากกว่าแรงดันไฟฟ้าบริเวณรอยต่อพี-เอ็น (P-N Junction) ของไดโอด จึงจะสามารถทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจากสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น (N-Type) ไปยังสารกึ่งตัวนำชนิดพี (P-Type) และมีกระแสไหลตรงผ่านตัวไดโอด

การไบแอสกลับ (Reverse Bias)

การไบแอสกลับ การจ่ายแรงดันไฟฟ้าขั้วลบ (-) เข้าที่ขั้วแอโนด (A) ของไดโอด และจ่ายแรงดันไฟฟ้าขั้วบวก (+) เข้าที่ขั้วแคโทด (K) ของไดโอด การต่อลักษณะนี้จะทำให้ไฟฟ้าขั้วบวก (+) ของแบตเตอรี่ดึงดูดอิเล็กตรอนอิสระที่อยู่ในสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น (N-Type) ให้ออกมาอยู่อีกด้านหนึ่งของรอยต่อ ส่วนไฟฟ้าขั้วลบ (-) ของแบตเตอรี่ก็จะดึงดูดโฮลที่อยู่ในสารกึ่งตัวนำชนิดพี (P-Type) ให้ออกมาอยู่อีกด้านหนึ่งของรอยต่อ และมีกระแสไหลย้อนกลับผ่านตัวไอโอด ซึ่งกระแสที่ไหลย้อนกลับเนื่องจากการต่อไบอัสกลับนี้จะมีปริมาณ น้อยมาก มีค่าประมาณไมโครแอมแปร์ (µA) ซึ่งถ้าเพิ่มแรงดันมากขึ้นจนถึงแรงดันพังทลาย (Breakdown voltage) อาจทำให้ไดโอดเสียหายได้

ประเภทของไดโอด

ไดโอดเปล่งแสงหรือแอลอีดี (Light Emitting Diode ; LED)

ไดโอดเปล่งแสงหรือแอลอีดี (LED)  เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำอย่างหนึ่ง จัดอยู่ในจำพวกไดโอดโดยใช้สารมีคุณลักษณะพิเศษ คือ สามารถเปล่งแสงได้เมื่อได้รับไบอัสตรง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า อิเล็กโทรลูมินิเซนต์ (Electroluminescence) แอลอีดี (LED) สามารถนำมาใช้ประกอบในวงจรทางด้านไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปอย่างแพร่หลาย เช่น เครื่องคิดเลข, นาฬิกา, หลอดไฟ เป็นต้น

โฟโตไดโอด (Photo Diode)

โฟโตไดโอด เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำอย่างหนึ่ง มีคุณลักษณะพิเศษ คือ เมื่อได้รับแสงจากภายนอกมาตกกระทบ จะทำให้เกิดการกระตุ้นระหว่างรอยต่อพี-เอ็น (P-N Junction) จะะยอมให้กระแสไหลผ่านได้มากหรือน้อยนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณความเข้มของแสง เมื่อโฟโตไดโอดได้รับไบอัสกลับ (Reverse Bias) ด้วยแรงดันค่าหนึ่งและมีแสงมาตกกระทบที่บริเวณรอยต่อ ถ้าแสงที่มาตกกระทบมีความยาวคลื่นที่เหมาะสมจะมีกระแสไหลในวงจร โดยกระแสที่ไหลในวงจร จะแปรผกผันกับความเข้มของแสงที่มาตกกระทบ ลักษณะทั่วไปขณะไบอัสตรง (Forward Bias ) จะยังคงเหมือนกับไดโอดธรรมดาคือยอมให้กระแสไหลผ่านได้

ไดโอดกำลัง (Power Diode)

ไดโอดกำลัง เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำอย่างหนึ่ง ที่ออกแบบให้บริเวณรอยต่อมีช่วงกว้างมากกว่าไดโอดทั่วไป เพื่อนำไปใช้กับงานที่มีกำลังไฟฟ้าสูง กระแสสูงและทนต่ออุณหภูมิสูงได้ เช่น ประกอบเป็นวงจรเรียงกระแส ในอิเล็กทรอนิกส์กำลัง เป็นต้น จะเห็นได้ว่าเมื่อพิกัดกระแสไฟฟ้ามีค่าหลายร้อยแอมป์ ทำให้ไดโอดมีอุณหภูมิขณะทำงานสูง โดยทั่วไปจึงนิยมใช้ร่วมกับตัวระบายความร้อน เพื่อเพิ่มพื้นที่ระบายความร้อนภายในตัวไดโอดกำลัง

ไดโอดวาแรกเตอร์หรือวาริแคป (Varactor or Varicap Diode)

ไดโอดวาแรกเตอร์หรือวาริแคป เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำอย่างหนึ่ง ที่มีลักษณะพิเศษ คือ สามารถปรับค่าคาปาซิแตนซ์เชื่อมต่อได้โดยการปรับค่าแรงดันไบอัสกลับ ไดโอดประเภทนี้มีโครงสร้างเหมือนกับไดโอดทั่วไป ขณะแรงดันไบอัสกลับมีค่าต่ำ Depletion Region จะแคบลงทำให้คาปาซิแตนซ์ตรงรอยต่อมีค่าสูง แต่ในทางตรงข้ามถ้าเราปรับแรงดันไบอัสกลับให้สูงขึ้น Depletion Region จะขยายกว้างขึ้น ทำให้คาปาซิแตนซ์มีค่าต่ำ จากลักษณะดังกล่าว สามารถนำไปใช้ในวงจรปรับความถี่ เช่น วงจรจูนความถี่อัตโนมัติ และวงจรกรองความถี่ซึ่งปรับช่วงความถี่ได้ตามต้องการ เป็นต้น

ซีเนอร์ไดโอด (Zener Diode)

ซีเนอร์ไดโอด เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำอย่างหนึ่ง ที่นำกระแสได้เมื่อได้รับไบอัสกลับ และระดับแรงดันไบอัสกลับที่นำซีเนอร์ไดโอดไปใช้งานได้เรียกว่า ระดับแรงดันพังทลายซีเนอร์ (Zener Breakdown Voltage ; Vz) ซีเนอร์ไดโอดจะมีแรงดันไบอัสกลับน้อยกว่าค่าแรงดันพังทลายซีเนอร์เล็กน้อย ไดโอดประเภทนี้เหมาะที่จะนำไปใช้ควบคุมแรงดันที่โหลดหรือวงจรที่ต้องการแรงดันคงที่ เช่น ประกอบอยู่ในแหล่งจ่ายไฟเลี้ยง หรือโวลเทจเรกูเลเตอร์